JP7149583B2 - 通信システム、アクセスポイント、通信方法、および、プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、通信システムにおける通信状況を改善させる技術に関する。
近年、スマートフォン等の高機能な携帯端末の普及に伴って、移動通信トラフィックの需要が急激に増大している。その結果、従来からの無線ＬＡＮ（Local Area Network）の利用拡大に加え、スマートフォンの普及によるモバイルデータトラフィックの増大により無線ＬＡＮへのオフロードが進展し、免許不要帯域（２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯）でのトラフィックが急増している。
また、ＩｏＴ（Internet Of Things）やＭ２Ｍ(Machine to Machine)に関する技術が多くのシステムに適用される傾向にあり、上記周波数帯および９２０ＭＨｚ帯の更なる逼迫が懸念され、これらの周波数帯の周波数利用効率向上は喫緊の課題となっている。
ここで、無線リソースの利用状況は時間・場所・周波数帯や無線チャネル等によって変動するため、一部の周波数帯（や無線チャネル）のみが混雑する状況が発生し得る。
つまり、無線システム全体として無線リソースに空きがある場合であっても、輻輳が発生するおそれがある。既存の自営系無線システム（例えばＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ）は単一の周波数帯を用いるか、予め使用する帯域をひとつ決めてから通信を行う。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎは２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のいずれを使用するかを設定してから使用する。このため、既存の自営系無線システム全体として無線リソースに空きがある場合であっても、輻輳が発生するおそれがある。
このような状況に対処するために、種々の技術が開発されている。例えば、特許文献１に開示されている技術では、複数のステーションと無線通信するアクセスポイントが、各ステーションから、チャネルの使用状況についての情報を収集し、収集した情報に基づいて、使用するチャネルを変更する処理を実行する。つまり、特許文献１の技術では、アクセスポイントが各ステーションのチャネル使用状況を監視することで、最適なチャネル選択処理を実行する。言い換えれば、特許文献１の技術は、各ステーションのチャネル使用状況の情報を中央（全体を管理する装置（アクセスポイント））に集約させ、全体を管理する装置（アクセスポイント）により、中央集権的にチャネルの選択処理を最適化するものである。
しかしながら、上記のような従来技術では、通信システムの全体の通信状況を把握するために、各ステーションから通信状況に関するデータを収集する必要がある。つまり、上記のような従来技術では、各ステーションから通信状況に関するデータを収集し、当該データを監視するための装置（中央管理装置）を設け、中央集権的な通信システムを構築する必要がある。このため、従来技術では、通信システムのパフォーマンスを分散的に最適化することは困難である。
そこで、本発明は上記課題に鑑み、通信システムのパフォーマンスを分散的に最適化することができる通信システム、当該通信システムに用いられるアクセスポイント、通信方法、および、プログラムを実現することを目的とする。
上記課題を解決するために、第１の発明は、複数の端末と、それぞれ、当該複数の端末の一部または全部と通信することが可能な複数のアクセスポイントと、を備え、複数の周波数バンドごとに複数のチャネルを利用してデータ通信を行う通信システムである。
各アクセスポイントは、チャネル利用状況データ取得ステップと、更新ステップと、受信ステップと、公平性評価値取得ステップと、チャネル選択期間調整ステップと、チャネル選択ステップと、を実行する。
チャネル利用状況データ取得ステップは、自装置である自アクセスポイントにおいて、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得する。
更新ステップは、チャネル利用状況データに基づいて、チャネルの利用可能リソースが大きい程、当該チャネルが選択される確率であるチャネル確率が高くなるように、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルのチャネル確率を更新する。
受信ステップは、他のアクセスポイントから、各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータを受信する。
公平性評価値取得ステップは、アクセスポイントごとの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示す値の公平性を示す公平性評価値を取得する。
チャネル選択期間調整ステップは、公平性評価値に基づいて、チャネルを選択する処理であるチャネル選択処理の周期であるチャネル選択用周期、および、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するための周期であるチャネル利用状況データ取得周期の少なくとも一方を調整する。
チャネル選択ステップは、チャネル選択用周期により決定されるタイミングで、チャネル確率に基づいて、データ通信を行うチャネルを選択するチャネル選択処理を実行する。
この通信システムでは、各アクセスポイントのチャネル利用の公平性の概念を導入し、当該チャネル利用の公平性を損なわれないようにしつつ、各アクセスポイントのスループットが大きくなるように、各チャネルのチャネル確率が調整（更新）される。これにより、各アクセスポイントで分散的にチャネル利用率が高くなるように調整し、各アクセスポイントのスループットを向上させることができるとともに、他のアクセスポイントのチャネル使用状況から導出した公平性評価値により、各チャネル利用の公平性も担保することができる。
つまり、この通信システムでは、各アクセスポイントにて、上記処理を分散して行うことで、各アクセスポイントのチャネル利用の公平性を担保しつつ、通信システム全体のスループットが大きくなるようにすることができる。
したがって、この通信システム１０００では、通信システムのパフォーマンスを分散的に最適化することができる。
第２の発明は、第１の発明であって、チャネル確率は、ギブズサンプリングが適用可能なギブズ分布に従う確率分布により算出される。
これにより、この通信システムでは、チャネル確率を、ギブズサンプリングが適用可能なギブズ分布に従う確率分布により算出することができる。
第３の発明は、第１または第２の発明であって、チャネル利用状況データは、所定の期間におけるチャネルの占有率を示すＣＵＲ値により導出されるデータである。
これにより、この通信システムでは、ＣＵＲ値を用いて、各アクセスポイントのスループットを向上させるようにチャネル確率の更新処理を実行できるとともに、公平性評価値をＣＵＲ値に基づいて、取得することができる。
第４の発明は、第３の発明であって、アクセスポイントをＡＰｂとし、周波数バンドをｉとし、周波数バンドｉに含まれるチャネルをｃｉとし、チャネルｃｉのシェア率をζｃｉとし、アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃｉのＣＵＲ値をρ（ＡＰｂ，ｃｉ）とすると、公平性評価値は、
により算出される。
により算出される。
これにより、この通信システムでは、ＣＵＲ値の公平性を、Ｒａｊ Ｊａｉｎ’ｓ式に基づいて算出される値により評価することができる。
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明であって、アクセスポイントは、自アクセスポイントにおける各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータをブロードキャストにより外部に送信する。
これにより、この通信システムでは、各アクセスポイントは、ブロードキャスト受信により、他のアクセスポイントにおける各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータを取得することができる。
第６の発明は、複数の端末と、それぞれ、当該複数の端末の一部または全部と通信することが可能な複数のアクセスポイントと、を備え、複数の周波数バンドごとに複数のチャネルを利用してデータ通信を行う通信システムに用いられるアクセスポイントであって、制御部と、所定の処理を実行するために、命令及びデータの少なくとも一方を保持するメモリと、を備える。
アクセスポイントは、チャネル利用状況データ取得ステップと、更新ステップと、受信ステップと、公平性評価値取得ステップと、チャネル選択期間調整ステップと、チャネル選択ステップと、を実行する。
チャネル利用状況データ取得ステップは、自装置である自アクセスポイントにおいて、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得する。
更新ステップは、チャネル利用状況データに基づいて、チャネルの利用可能リソースが大きい程、当該チャネルが選択される確率であるチャネル確率が高くなるように、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルのチャネル確率を更新する。
受信ステップは、他のアクセスポイントから、各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータを受信する。
公平性評価値取得ステップは、アクセスポイントごとの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示す値の公平性を示す公平性評価値を取得する。
チャネル選択期間調整ステップは、公平性評価値に基づいて、チャネルを選択する処理であるチャネル選択処理の周期であるチャネル選択用周期、および、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するための周期であるチャネル利用状況データ取得周期の少なくとも一方を調整する。
チャネル選択ステップは、チャネル選択用周期により決定されるタイミングで、チャネル確率に基づいて、データ通信を行うチャネルを選択するチャネル選択処理を実行する。
これにより、第１の発明と同様の効果を奏するアクセスポイントを実現することができる。
第７の発明は、複数の端末と、それぞれ、当該複数の端末の一部または全部と通信することが可能な複数のアクセスポイントと、を備え、複数の周波数バンドごとに複数のチャネルを利用してデータ通信を行う通信システムに用いられる通信方法である。通信方法は、チャネル利用状況データ取得ステップと、更新ステップと、受信ステップと、公平性評価値取得ステップと、チャネル選択期間調整ステップと、チャネル選択ステップと、を備える。
チャネル利用状況データ取得ステップは、各アクセスポイントにより、自装置である自アクセスポイントにおいて、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得する。
更新ステップは、各アクセスポイントにより、チャネル利用状況データに基づいて、チャネルの利用可能リソースが大きい程、当該チャネルが選択される確率であるチャネル確率が高くなるように、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルのチャネル確率を更新する。
受信ステップは、他のアクセスポイントから、各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータを受信する。
公平性評価値取得ステップは、各アクセスポイントにより、アクセスポイントごとの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示す値の公平性を示す公平性評価値を取得する。
チャネル選択期間調整ステップは、各アクセスポイントにより、公平性評価値に基づいて、チャネルを選択する処理であるチャネル選択処理の周期であるチャネル選択用周期、および、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するための周期であるチャネル利用状況データ取得周期の少なくとも一方を調整する。
チャネル選択ステップは、各アクセスポイントにより、チャネル選択用周期により決定されるタイミングで、チャネル確率に基づいて、データ通信を行うチャネルを選択するチャネル選択処理を実行する。
これにより、第１の発明と同様の効果を奏する通信方法を実現することができる。
第８の発明は、第７の発明である通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
これにより、第１の発明と同様の効果を奏する通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを実現することができる。
本発明によれば、通信システムのパフォーマンスを分散的に最適化することができる通信システム、当該通信システムに用いられるアクセスポイント、通信方法、および、プログラムを実現することができる。
［第１実施形態］
第１実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
第１実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
＜１．１：通信システムの構成＞
図１は、第１実施形態に係る通信システム１０００のアクセスポイントを配置した空間ＳＰ１を模式的に示した図である。
図１は、第１実施形態に係る通信システム１０００のアクセスポイントを配置した空間ＳＰ１を模式的に示した図である。
図２は、第１実施形態に係る通信システム１０００の概略構成図（一例）である。
図３は、第１実施形態に係るアクセスポイントＡＰ１の概略構成図である。
通信システム１０００は、例えば、図１に示すように、複数のアクセスポイント（図１では、アクセスポイントＡＰ１～ＡＰ４）と、各アクセスポイントと通信する複数の無線端末（図１では、無線端末ＳＴ１１～ＳＴ４４）とを含む。そして、複数のアクセスポイント（図１では、アクセスポイントＡＰ１～ＡＰ４）と、各アクセスポイントと通信する複数の無線端末（図１では、無線端末ＳＴ１１～ＳＴ４４）とは、空間ＳＰ１内に配置されている。
なお、説明便宜のため、一例として、通信システム１０００は、図１に示すように、４つのアクセスポイントＡＰ１～ＡＰ４と、（１）アクセスポイントＡＰ１と通信している４つの無線端末ＳＴ１１～ＳＴ１４と、（２）アクセスポイントＡＰ２と通信している４つの無線端末ＳＴ２１～ＳＴ２４と、（３）アクセスポイントＡＰ３と通信している４つの無線端末ＳＴ３１～ＳＴ３４と、（４）アクセスポイントＡＰ４と通信している４つの無線端末ＳＴ４１～ＳＴ４４と、を含むものとして、以下説明する。
通信システム１０００は、図２に示すように、４つのアクセスポイントＡＰ１～ＡＰ４と、各アクセスポイントと通信する無線端末ＳＴ１１～ＳＴ４４と、複数のスイッチ装置（図１では、スイッチ装置ＳＷ１～ＳＷ３）とを備える。また、通信システム１０００は、図２に示すように、ゲートウェイＧＷ１と、ゲートウェイＧＷ１に接続されるサーバＳｖｒ１と、ネットワークＮＷ１を介して、ゲートウェイＧＷ１に接続されるサーバＳｖｒ２とを備える。
なお、図２の構成は、通信システム１０００の構成の一例であり、通信システム１０００の構成は、この構成に限定されることはなく、他の構成としてもよい。
スイッチ装置ＳＷ１～ＳＷ３は、例えば、Ｌ２スイッチ（スイッチングハブ）やＬ３スイッチにより実現される装置である。各無線端末は、各アクセスポイント（担当のアクセスポイント）、スイッチ装置ＳＷ１～ＳＷ３（通信経路上のスイッチ装置）、ゲートウェイＧＷ１、ネットワークＮＷ１等を介して、外部のサーバ（例えば、サーバＳｖｒ１、Ｓｖｒ２）とデータ通信を行う。
アクセスポイントＡＰ１は、図３に示すように、アンテナＡｎｔ１と、通信処理部１と、通信リソース調整部２と、データ処理部３とを備える。
アンテナＡｎｔ１は、無線通信用アンテナであり、無線通信用信号（ＲＦ信号）を送受信するためのアンテナである。
通信処理部１は、図３に示すように、ＲＦ処理部１１と、ベースバンド処理部１２とを備える。
ＲＦ処理部１１は、アンテナＡｎｔ１により受信したＲＦ信号に対して、ＲＦ復調処理を行い、ＲＦ復調信号を取得し、取得したＲＦ復調信号をベースバンド処理部１２に出力する。また、ＲＦ処理部１１は、ベースバンド処理部１２から入力される変調ベースバンド信号に対して、ＲＦ変調処理を実行し、無線通信用信号（ＲＦ信号）を取得する。そして、取得したＲＦ信号を、アンテナＡｎｔ１を介して外部へ送信する。また、ＲＦ処理部１１は、アクセスポイントＡＰ１で使用可能なチャネルの情報を取得する。
ベースバンド処理部１２は、ＲＦ処理部１１から出力されるＲＦ復調信号に対して、ベースバンド復調処理（例えば、変調方式がＯＦＤＭである場合、ガードインターバル（ＧＩ）除去処理、ＦＦＴ変換、デマッピング処理、パラレル／シリアル変換等の処理）を行うことで、ベースバンド復調信号を取得する。また、ベースバンド処理部１２は、データ処理部３から入力されるデータに対して、ベースバンド変調処理（例えば、変調方式がＯＦＤＭである場合、シリアル／パラレル変換、マッピング処理、逆ＦＦＴ変換、ガードインターバル（ＧＩ）付加処理、Ｄ／Ａ変換等の処理）を実行し、変調ベースバンド信号を取得し、取得した変調ベースバンド信号をＲＦ処理部１１に出力する。
通信処理部１は、ＲＦ処理部１１およびベースバンド処理部１２により取得したデータを含めたデータを、データＤ１として、通信リソース調整部２に出力する。データＤ１には、（１）各チャネルに相当する周波数における受信感度、受信電力等の情報、（２）他のアクセスポイントから受信したデータであって、他のアクセスポイントのＣＵＲ値（ＣＵＲ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ：チャネルが使用されている時間の割合）、使用チャネルの情報を含むデータ等が含まれる。
また、通信処理部１は、通信リソース調整部２から出力されるデータＤ２を入力し、当該データＤ２に基づくチャネル（通信チャネル）が選択されるように、ベースバンド処理、ＲＦ処理を実行する。
通信リソース調整部２は、図３に示すように、チャネル確率処理部２１と、公平性評価処理部２２と、チャネル選択処理部２３と、を備える。
チャネル確率処理部２１は、図３に示すように、利用可能チャネル検出部２１１と、平均ＣＵＲ値取得部２１２と、ギブズ分布算出処理部２１３と、チャネル確率更新処理部２１４と、を備える。
利用可能チャネル検出部２１１は、通信処理部１から出力されるデータＤ１を入力し、当該データＤ１に基づいて、アクセスポイントＡＰ１で利用可能なチャネルを、周波数バンドごとに、検出する。例えば、利用可能チャネル検出部２１１は、通信処理部１のＲＦ処理部１１により検出された、周波数バンドごとの使用可能チャネルについての情報から、アクセスポイントＡＰ１で利用可能なチャネルを、周波数バンドごとに検出する。そして、利用可能チャネル検出部２１１は、検出結果を含むデータをデータＤ１１として、平均ＣＵＲ値取得部２１２に出力する。
平均ＣＵＲ値取得部２１２は、平均ＣＵＲ値取得部２１２から出力されるデータＤ１１を入力する。平均ＣＵＲ値取得部２１２は、データＤ１１に基づいて、使用している周波数帯域（周波数バンド）における使用チャネルごとに、ＣＵＲ値を取得する。そして、平均ＣＵＲ値取得部２１２は、取得したデータを、データＤ１２として、ギブズ分布算出処理部２１３に出力する。
ギブズ分布算出処理部２１３は、平均ＣＵＲ値取得部２１２から出力されるデータＤ１２を入力する。ギブズ分布算出処理部２１３は、データＤ１２に基づいて、ギブズ分布を算出する。そして、算出したギブズ分布のデータを含むデータを、データＤ１３として、チャネル確率更新処理部２１４に出力する。
チャネル確率更新処理部２１４は、ギブズ分布算出処理部２１３から出力されるデータＤ１３を入力する。チャネル確率更新処理部２１４は、データＤ１３に基づいて、各チャネルのチャネル確率を更新する処理を実行する。そして、チャネル確率更新処理部２１４は、更新後のチャネル確率Ｐｃを含むデータを、データＤ１４として、チャネル選択処理部２３に出力する。
公平性評価処理部２２は、図３に示すように、他ＡＰ情報取得部２２１と、公平性評価値算出部２２２と、検出期間調整部２２３とを備える。
他ＡＰ情報取得部２２１は、通信処理部１から出力されるデータＤ１を入力し、当該データＤ１から、他のアクセスポイント（アクセスポイントＡＰ１以外のアクセスポイント）の（１）ＣＵＲ値と、（２）使用チャネルの情報とを取得する。他ＡＰ情報取得部２２１は、取得したデータを含むデータを、データＤ１５として、公平性評価値算出部２２２に出力する。
公平性評価値算出部２２２は、他ＡＰ情報取得部２２１から出力されるデータＤ１５を入力し、データＤ１５に基づいて、公平性評価値ξを取得する。そして、公平性評価値算出部２２２は、取得した公平性評価値ξを含むデータを、データＤ１６として、検出期間調整部２２３に出力する。
検出期間調整部２２３は、公平性評価値算出部２２２から出力される公平性評価値ξ（公平性評価値ξを含むデータ）を入力し、公平性評価値ξに基づいて、検出期間を決定する処理を行う。具体的には、検出期間調整部２２３は、（１）ＣＵＲ値を取得するための期間に相当するタイムスロット数Ｎ（Ｎ：自然数）と、（２）チャネル切り替え処理を実行してから、次にチャネル切り替え処理を実行するまでの期間に相当するタイムスロット数Ｎｃとを決定する。検出期間調整部２２３は、決定したタイムスロット数Ｎ、Ｎｃを含むデータを、データＤ１７として、チャネル選択処理部２３に出力する。
チャネル選択処理部２３は、チャネル確率処理部２１から出力されるデータＤ１４と、公平性評価処理部２２から出力されるデータＤ１７とを入力する。そして、チャネル選択処理部２３は、データＤ１４（更新されたチャネル確率Ｐｃを含むデータ）と、データＤ１７（検出期間を決定するタイムスロット数Ｎ、Ｎｃを含むデータ）とに基づいて、チャネル選択処理を実行する。そして、チャネル選択処理部２３は、チャネル選択処理の結果を含むデータをデータＤ２として、通信処理部１に出力する。
データ処理部３は、通信処理部１から出力されるデータに対して、所定のデータ処理を実行する。また、データ処理部３は、所定の宛先に送信するためのデータを生成し、当該データを通信処理部１に出力する。
なお、アクセスポイントＡＰ２～ＡＰ４は、アクセスポイントＡＰ１と同様の構成を有している。
＜１．２：通信システムの動作＞
以上のように構成された通信システム１０００の動作について、以下、説明する。
以上のように構成された通信システム１０００の動作について、以下、説明する。
図４～図５は、通信システム１０００における動作を説明するためのフローチャートである。具体的には、アクセスポイントＡＰ１にて実行される処理のフローチャートである。図４～図５を参照しながら、通信システム１０００の動作を説明する。
（ステップＳ１）：
ステップＳ１において、アクセスポイントＡＰ１は、初期化処理を実行する。具体的には、アクセスポイントＡＰ１は、（１）ＣＵＲ値を取得する期間に相当するタイムスロット数を初期値に設定し、（２）チャネル切り替え処理を実行してから、次にチャネル切り替え処理を実行するまでの期間に相当するタイムスロット数Ｎｃを初期値に設定し、（３）時刻ｔ（離散時間ステップｔ、ｔ：整数）を初期値（ｔ＝０）に設定する。
ステップＳ１において、アクセスポイントＡＰ１は、初期化処理を実行する。具体的には、アクセスポイントＡＰ１は、（１）ＣＵＲ値を取得する期間に相当するタイムスロット数を初期値に設定し、（２）チャネル切り替え処理を実行してから、次にチャネル切り替え処理を実行するまでの期間に相当するタイムスロット数Ｎｃを初期値に設定し、（３）時刻ｔ（離散時間ステップｔ、ｔ：整数）を初期値（ｔ＝０）に設定する。
（ステップＳ２）：
ステップＳ２において、アクセスポイントＡＰ１は、周波数バンドｉにおける利用可能チャネルを検出する処理を実行する。具体的には、アクセスポイントＡＰ１の利用可能チャネル検出部２１１は、通信処理部１から出力されるデータＤ１（各チャネルに相当する周波数における受信感度、受信電力等の情報を含むデータ）に基づいて、アクセスポイントＡＰ１で利用可能なチャネルを検出する。利用可能チャネル検出部２１１は、周波数バンドｉにおける利用可能チャネルを示すデータをｃｉとして取得する。なお、周波数バンドｉは、例えば、ＩＳＭバンド（９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯）の場合、
（１）９２０ＭＨｚ帯： ｉ＝１
（２）２．４ＧＨｚ帯： ｉ＝２
（３）５ＧＨｚ帯： ｉ＝３
（４）６０ＧＨｚ帯： ｉ＝４
と、各周波数バンドとｉの値とを対応付ければよい。
ステップＳ２において、アクセスポイントＡＰ１は、周波数バンドｉにおける利用可能チャネルを検出する処理を実行する。具体的には、アクセスポイントＡＰ１の利用可能チャネル検出部２１１は、通信処理部１から出力されるデータＤ１（各チャネルに相当する周波数における受信感度、受信電力等の情報を含むデータ）に基づいて、アクセスポイントＡＰ１で利用可能なチャネルを検出する。利用可能チャネル検出部２１１は、周波数バンドｉにおける利用可能チャネルを示すデータをｃｉとして取得する。なお、周波数バンドｉは、例えば、ＩＳＭバンド（９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯）の場合、
（１）９２０ＭＨｚ帯： ｉ＝１
（２）２．４ＧＨｚ帯： ｉ＝２
（３）５ＧＨｚ帯： ｉ＝３
（４）６０ＧＨｚ帯： ｉ＝４
と、各周波数バンドとｉの値とを対応付ければよい。
なお、以下では、説明便宜のため、ｉが１つである場合（通信システム１０００において、１つの周波数バンドを利用する場合）について、説明する。
（ステップＳ３）：
ステップＳ３において、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、ＣＵＲ値の算出処理を実行する。アクセスポイントＡＰｂの周波数バンドｉのチャネルｃのＣＵＲ値をρ（ＡＰｂ，ｃｉ）とすると、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、アクセスポイントＡＰ１のＣＵＲ値ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）を
ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）＝Ｎｂｕｓｙ／Ｎ
（ｂ＝１）
Ｎ：ＣＵＲ値を取得する期間に相当するタイムスロット数
Ｎｂｕｓｙ：タイムスロット数Ｎの期間において、「ビジー」（「アイドル」（Ｉｄｌｅ）ではない）と判定されたタイムスロット数
に相当する処理を実行することで、取得する。
ステップＳ３において、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、ＣＵＲ値の算出処理を実行する。アクセスポイントＡＰｂの周波数バンドｉのチャネルｃのＣＵＲ値をρ（ＡＰｂ，ｃｉ）とすると、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、アクセスポイントＡＰ１のＣＵＲ値ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）を
ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）＝Ｎｂｕｓｙ／Ｎ
（ｂ＝１）
Ｎ：ＣＵＲ値を取得する期間に相当するタイムスロット数
Ｎｂｕｓｙ：タイムスロット数Ｎの期間において、「ビジー」（「アイドル」（Ｉｄｌｅ）ではない）と判定されたタイムスロット数
に相当する処理を実行することで、取得する。
（ステップＳ４）：
ステップＳ４において、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、平均ＣＵＲ値の算出処理を行う。アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）（ｂ＝１）を、
ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）＝（１－ν）×ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）＋ν×ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）
（ｂ＝１）
ν：実数、０≦ν≦１
に相当する処理を実行することで、取得する。
ステップＳ４において、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、平均ＣＵＲ値の算出処理を行う。アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値取得部２１２は、アクセスポイントＡＰ１の平均ＣＵＲ値ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）（ｂ＝１）を、
ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）＝（１－ν）×ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）＋ν×ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ）
（ｂ＝１）
ν：実数、０≦ν≦１
に相当する処理を実行することで、取得する。
（ステップＳ５）：
ステップＳ５において、アクセスポイントＡＰ１のギブズ分布算出処理部２１３は、ギブズ分布Ｇｉｂｂｓ＿ｄｉｓｔ（ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ））（ｂ＝１）を、
に相当する処理により、取得する。
ステップＳ５において、アクセスポイントＡＰ１のギブズ分布算出処理部２１３は、ギブズ分布Ｇｉｂｂｓ＿ｄｉｓｔ（ａｖｅ＿ρ（ＡＰｂ，ｃｉ））（ｂ＝１）を、
に相当する処理により、取得する。
（ステップＳ６）：
ステップＳ６において、アクセスポイントＡＰ１のチャネル確率更新処理部２１４は、チャネル確率の更新処理を実行する。具体的には、チャネル確率更新処理部２１４は、確率Ｐｃｉ（周波数バンドｉのチャネルｃｉの出現確率）を、
に相当する処理を実行し、取得する。なお、ηは、忘却率であり、更新度合いを決める係数である。
ステップＳ６において、アクセスポイントＡＰ１のチャネル確率更新処理部２１４は、チャネル確率の更新処理を実行する。具体的には、チャネル確率更新処理部２１４は、確率Ｐｃｉ（周波数バンドｉのチャネルｃｉの出現確率）を、
に相当する処理を実行し、取得する。なお、ηは、忘却率であり、更新度合いを決める係数である。
なお、通信システム１０００におけるチャネルについての状態遷移確率π（ｖｅｃ＿ｃ）を、
ｖｅｃ＿ｃ：チャネル・アロケーション・ベクトル（各チャネルの割り当て状況を示すデータを要素とするベクトル）
Ｉ：周波数バンドの集合（通信システム１０００において使用する周波数バンドの集合）
Ｃｉ：周波数バンドｉに含まれるチャネルの集合
Ｂｃ：チャネルｃを使用するアクセスポイントの集合
Ｚ（Ｔ）：正規化のための定数
α：ＣＵＲの目標値
Ｒｂ，ｃ：アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃについてのスループット
ξ：ＣＵＲ公平性評価値（ＣＵＲ Ｆａｉｒｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ）
とする。
ｖｅｃ＿ｃ：チャネル・アロケーション・ベクトル（各チャネルの割り当て状況を示すデータを要素とするベクトル）
Ｉ：周波数バンドの集合（通信システム１０００において使用する周波数バンドの集合）
Ｃｉ：周波数バンドｉに含まれるチャネルの集合
Ｂｃ：チャネルｃを使用するアクセスポイントの集合
Ｚ（Ｔ）：正規化のための定数
α：ＣＵＲの目標値
Ｒｂ，ｃ：アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃについてのスループット
ξ：ＣＵＲ公平性評価値（ＣＵＲ Ｆａｉｒｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ）
とする。
なお、チャネル・アロケーション・ベクトルｖｅｃ＿ｃは、マルコフ連鎖の状態とみなすことができる。つまり、チャネル・アロケーション・ベクトルｖｅｃ＿ｃの未来（時刻ｔ＋1）の挙動は、現在の値（時刻ｔ）により決定され、過去の挙動と無関係であるので、マルコフ性が保証され、その結果、チャネル・アロケーション・ベクトルｖｅｃ＿ｃは、マルコフ連鎖の状態とみなすことができる。
ここで、上記数式に含まれる、（１）アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃについてのスループットＲｂ，ｃと、（２）ＣＵＲ公平性評価値ξについて、説明する。
≪スループット（Ｒｂ，ｃ）≫
アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃについてのスループットＲｂ，ｃは、例えば、以下のように定義される。
アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃについてのスループットＲｂ，ｃは、例えば、以下のように定義される。
通信システム１０００に含まれる無線端末の集合をＳとし、その要素（各無線端末に相当）をｓとすると、無線端末ｓの伝送時間Ｄ（ｓ）は、
Ｄ（ｓ）＝１／Φ（ＳＩＮＲ（ｓ））
Φ（）：ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されているＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）（変調方式、符号化率等を組み合わせてインデックス化したもの）を適切に選択するときに、無線端末ｓのＳＩＮＲ（ｓ）（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ｐｌｕｓ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）をどの程度考慮するかを示す関数
により取得できる。短期間では、各無線端末のＳＩＮＲが伝送時間に影響を及ぼすが、長期間では、各端末が同様のスループットを実現するようになると考えられるので、アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃについてのスループットＲｂ，ｃは、以下の数式により定義できる。
ζｂ，ｃ∈（０，１］
Ｓｂ：アクセスポイントＡＰｂと通信する無線端末ｓの集合
Ｓｂ，ｃ：アクセスポイントの集合Ｂに含まれるアクセスポイントＡＰｂでチャネルｃを使用する無線端末ｓの集合
ζｂ，ｃ（Ｂｃ）：チャネルｃの使用における、アクセスポイントＡＰｂによる使用の割合（通信システム１０００において、チャネルｃを使用しているアクセスポイントがアクセスポイントＡＰｂだけである場合、この値は「１」となる。）
≪ＣＵＲ公平性評価値（ξ）≫
ＣＵＲ公平性評価値（ＣＵＲ Ｆａｉｒｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ）ξは、例えば、以下のように定義される。
ρｂ，ｃ：アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃにおけるＣＵＲ値
なお、ＣＵＲ公平性評価値ξ（Ｒａｊ Ｊａｉｎ’ｓ ｅｑｕａｔｉｏｎに基づく値、０≦ξ≦１）は、全てのアクセスポイントがチャネルを均等に（公平に）使用している状態に近づけば近づく程、大きな値となり、全てのアクセスポイントがチャネルを均等に（公平に）使用している状態で、「１」となる。
Ｄ（ｓ）＝１／Φ（ＳＩＮＲ（ｓ））
Φ（）：ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されているＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）（変調方式、符号化率等を組み合わせてインデックス化したもの）を適切に選択するときに、無線端末ｓのＳＩＮＲ（ｓ）（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ｐｌｕｓ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）をどの程度考慮するかを示す関数
により取得できる。短期間では、各無線端末のＳＩＮＲが伝送時間に影響を及ぼすが、長期間では、各端末が同様のスループットを実現するようになると考えられるので、アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃについてのスループットＲｂ，ｃは、以下の数式により定義できる。
ζｂ，ｃ∈（０，１］
Ｓｂ：アクセスポイントＡＰｂと通信する無線端末ｓの集合
Ｓｂ，ｃ：アクセスポイントの集合Ｂに含まれるアクセスポイントＡＰｂでチャネルｃを使用する無線端末ｓの集合
ζｂ，ｃ（Ｂｃ）：チャネルｃの使用における、アクセスポイントＡＰｂによる使用の割合（通信システム１０００において、チャネルｃを使用しているアクセスポイントがアクセスポイントＡＰｂだけである場合、この値は「１」となる。）
≪ＣＵＲ公平性評価値（ξ）≫
ＣＵＲ公平性評価値（ＣＵＲ Ｆａｉｒｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ）ξは、例えば、以下のように定義される。
ρｂ，ｃ：アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃにおけるＣＵＲ値
なお、ＣＵＲ公平性評価値ξ（Ｒａｊ Ｊａｉｎ’ｓ ｅｑｕａｔｉｏｎに基づく値、０≦ξ≦１）は、全てのアクセスポイントがチャネルを均等に（公平に）使用している状態に近づけば近づく程、大きな値となり、全てのアクセスポイントがチャネルを均等に（公平に）使用している状態で、「１」となる。
≪最適化関数≫
次に、通信システム１０００の全体のパフォーマンスを最適化（最大化）するための最適化関数について、説明する。この最適化関数は、例えば、以下のように定義される。
上式の第１項は、通信システム１０００の全体のスループットを示しており、第２項は、公平性が失われたときのペナルティ値を示している。λ（λ＞０）は、ペナルティ値のための乗算係数である。
次に、通信システム１０００の全体のパフォーマンスを最適化（最大化）するための最適化関数について、説明する。この最適化関数は、例えば、以下のように定義される。
上式の第１項は、通信システム１０００の全体のスループットを示しており、第２項は、公平性が失われたときのペナルティ値を示している。λ（λ＞０）は、ペナルティ値のための乗算係数である。
ｖｅｃ＿ｃは、チャネル・アロケーション・ベクトルであり、ｊ番目の要素がアクセスポイントＡＰｊ（ｊ番目のアクセスポイント）に割り当てられているチャネルの状況を示す値である。
通信システム１０００の全体のパフォーマンスを最適化（最大化）するためには、通信システム１０００における利用可能チャネルのＣＵＲ値のバランスを確保しつつ、通信システム１０００の全体のスループットを最大化するようにすればよい。そして、これを満たす、つまり、上式の最適化関数を最大にするチャネル・アロケーション・ベクトルをｖｅｃ＿ｃｏｐｔとする（ｖｅｃ＿ｃｏｐｔ∈ＣＢ）。
上記の最適化問題を解くには、チャネル・アロケーション・ベクトルを状態とし、状態遷移確率が上記（数式４）で規定される、マルコフ連鎖を用いたモデルを設定すればよい。マルコフ連鎖によるモデルにより最適化問題を解くためには、その確率分布（目標分布）が定常状態（平衡状態）に収束する必要がある（ステーショナリ分布（stationary distribution）である必要がある）。そして、マルコフ連鎖によるモデルにより最適化問題を解くためには、ギブズサンプリングを用いるのが効果的である。
例えば、現在の状態ｖｅｃ＿ｃを、ｖｅｃ＿ｃ＝ｖｅｃ＿ｃ（ｔ）とすると、アクセスポイントＡＰｂは、その利用チャネルを以下の数式に示すマルコフ連鎖更新確率に従って、ｃｂ＝ｃｂ（ｔ＋１）に更新する。
ｖｅｃ＿ｃ－ｂ：アクセスポイントＡＰｂ以外の全アクセスポイントのチャネル・アロケーション・ベクトル
上記数式により、状態が更新されるマルコフ連鎖によるモデルの確率分布は、定常状態（平衡状態）に収束する（ステーショナリ分布（stationary distribution）である）。
ｖｅｃ＿ｃ－ｂ：アクセスポイントＡＰｂ以外の全アクセスポイントのチャネル・アロケーション・ベクトル
上記数式により、状態が更新されるマルコフ連鎖によるモデルの確率分布は、定常状態（平衡状態）に収束する（ステーショナリ分布（stationary distribution）である）。
その理由は、以下の通りである。
アクセスポイントＡＰｂがｃｂ（ｔ）の観測結果に基づいて、その利用リソースを更新すると、ｃｂ（ｔ）＝ｍからｃｂ（ｔ＋１）＝ｎへの状態遷移が起こるので、この状態遷移は、現在のチャネル・アロケーション・ベクトルにのみ依存している。
また、チャネル・アロケーション・ベクトルを規定する空間ＣＢは、各時刻（離散時間）ｔで有限であるので、上記数式により状態が更新されるマルコフ連鎖によるモデルは、時間不均質なマルコフ連鎖としてモデル化される。任意の状態から他の状態への状態遷移確率は、正の値となるので、その過程において、任意の状態ｍから任意状態ｎに、正の値の状態遷移確率で、遷移することができる。従って、上記数式により状態が更新されるマルコフ連鎖は、既約（可約でない：ｉｒｒｅｄｕｃｉｂｌｅ）であり、かつ、再帰的（ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ）である。
さらに、上記数式により状態が更新されるマルコフ連鎖は、正の値をとる確率による自己ループのために、非周期的（ａｐｅｒｉｏｄｉｃ）となる。
以上のように、上記数式により状態が更新されるマルコフ連鎖は、上記３つの性質を有する、すなわち、（１）既約（可約でない：ｉｒｒｅｄｕｃｉｂｌｅ）であり、（２）再帰的（ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ）であり、かつ、（３）非周期的（ａｐｅｒｉｏｄｉｃ）である。従って、上記数式により状態が更新されるマルコフ連鎖は、Ｔが０に近づくと、その状態遷移確率は、静的な分布（ステーショナリ分布）に収束することが保証される（定常状態（平衡状態）に収束する）。
マルコフ連鎖によるモデルにおいて、サンプリングを行うのに、ギブズサンプリングが有効である。ギブズサンプリングでは、状態遷移の条件付き確率（例えば、（数式８）の状態遷移の条件付き確率）に従い、状態ベクトルの１つの次元のみを変化させて、静的な分布（ステーショナリ分布）に収束するように（エネルギー関数が最小となるように）サンプリングを行うので、状態遷移の条件付き確率（例えば、（数式８）の状態遷移の条件付き確率）が複雑でないとき、特に有効である。
通信システム１０００では、チャネルの目標の状態ｃへの状態遷移確率を、以下の数式による確率分布に従い乱数をサンプリングすることにより、算出する。
ｃ∈Ｃ
Ｔ：温度パラメータ（Ｔ＞０）
上式の確率分布は、マルコフ連鎖の確率密度関数の静的な分布（ステーショナリ分布）を有するという性質を有している。このことは、（Ａ）通信システム１０００におけるチャネルについての状態遷移確率π（ｖｅｃ＿ｃ）が（数式４）により規定されること、および、（Ｂ）（数式８）により状態が更新されるマルコフ連鎖が、（１）既約（可約でない：ｉｒｒｅｄｕｃｉｂｌｅ）であり、（２）再帰的（ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ）であり、かつ、（３）非周期的（ａｐｅｒｉｏｄｉｃ）であることから証明される。
ｃ∈Ｃ
Ｔ：温度パラメータ（Ｔ＞０）
上式の確率分布は、マルコフ連鎖の確率密度関数の静的な分布（ステーショナリ分布）を有するという性質を有している。このことは、（Ａ）通信システム１０００におけるチャネルについての状態遷移確率π（ｖｅｃ＿ｃ）が（数式４）により規定されること、および、（Ｂ）（数式８）により状態が更新されるマルコフ連鎖が、（１）既約（可約でない：ｉｒｒｅｄｕｃｉｂｌｅ）であり、（２）再帰的（ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ）であり、かつ、（３）非周期的（ａｐｅｒｉｏｄｉｃ）であることから証明される。
以上により、ステップＳ６において、アクセスポイントＡＰ１のチャネル確率更新処理部２１４は、（数式３）に相当する処理を実行することで、チャネル確率の更新処理を行う。そして、通信システム１０００では、上記で説明したようにモデル化されたマルコフ連鎖によるモデルにより最適化処理を行うので、チャネル確率Ｐｃ（ｔ）は、静的な分布（ステーショナリ分布）（定常状態（平衡状態））に収束するように更新されていくことが保証される。
（ステップＳ７）：
ステップＳ７において、チャネル選択処理部２３は、離散時刻ｔについて、タイムスロット数Ｎｃの剰余ｍｏｄ（Ｎｃ，ｔ）を算出し、ｍｏｄ（Ｎｃ，ｔ）＝０である場合、処理をステップＳ８に進め、ｍｏｄ（Ｎｃ，ｔ）＝０ではない場合、処理をステップＳ９に進める。
ステップＳ７において、チャネル選択処理部２３は、離散時刻ｔについて、タイムスロット数Ｎｃの剰余ｍｏｄ（Ｎｃ，ｔ）を算出し、ｍｏｄ（Ｎｃ，ｔ）＝０である場合、処理をステップＳ８に進め、ｍｏｄ（Ｎｃ，ｔ）＝０ではない場合、処理をステップＳ９に進める。
（ステップＳ８）：
ステップＳ８において、チャネル選択処理部２３は、チャネル確率Ｐｃに基づいて、チャネル選択を行う。すなわち、チャネル選択処理部２３は、チャネル確率Ｐｃが最も小さい値をとるチャネル（ＣＵＲ値が最も小さく利用可能リソースが最も大きいチャネル）を選択し、当該選択結果を含むデータＤ２を通信処理部１に出力する。通信処理部１は、データＤ２に基づいて、チャネル選択処理部２３により選択されたチャネルを使用してデータ通信するように、ベースバンド処理、ＲＦ処理を実行する。これにより、アクセスポイントＡＰ１では、選択されたチャネルによりデータ通信を行う。
ステップＳ８において、チャネル選択処理部２３は、チャネル確率Ｐｃに基づいて、チャネル選択を行う。すなわち、チャネル選択処理部２３は、チャネル確率Ｐｃが最も小さい値をとるチャネル（ＣＵＲ値が最も小さく利用可能リソースが最も大きいチャネル）を選択し、当該選択結果を含むデータＤ２を通信処理部１に出力する。通信処理部１は、データＤ２に基づいて、チャネル選択処理部２３により選択されたチャネルを使用してデータ通信するように、ベースバンド処理、ＲＦ処理を実行する。これにより、アクセスポイントＡＰ１では、選択されたチャネルによりデータ通信を行う。
（ステップＳ９）：
ステップＳ９において、アクセスポイントＡＰ１の公平性評価処理部２２は、公平性評価処理（ステップＳ９１～Ｓ９５の処理）を行う。
ステップＳ９において、アクセスポイントＡＰ１の公平性評価処理部２２は、公平性評価処理（ステップＳ９１～Ｓ９５の処理）を行う。
（ステップＳ９１）：
ステップＳ９１において、他ＡＰ情報取得部２２１は、通信処理部１から出力されるデータＤ１から、他のアクセスポイント（アクセスポイントＡＰ１以外のアクセスポイント）の（１）ＣＵＲ値と、（２）使用チャネルの情報とを取得する。そして、他ＡＰ情報取得部２２１は、取得したデータを含むデータを、データＤ１５として、公平性評価値算出部２２２に出力する。
ステップＳ９１において、他ＡＰ情報取得部２２１は、通信処理部１から出力されるデータＤ１から、他のアクセスポイント（アクセスポイントＡＰ１以外のアクセスポイント）の（１）ＣＵＲ値と、（２）使用チャネルの情報とを取得する。そして、他ＡＰ情報取得部２２１は、取得したデータを含むデータを、データＤ１５として、公平性評価値算出部２２２に出力する。
なお、他のアクセスポイント（アクセスポイントＡＰ１以外のアクセスポイント）の（１）ＣＵＲ値と、（２）使用チャネルの情報とは、当該情報を含むデータが、他のアクセスポイントが、アクセスポイントＡＰ１に送信（例えば、ブロードキャストにより送信）し、当該データを、アクセスポイントＡＰ１にて受信することで取得される。
（ステップＳ９２）：
ステップＳ９２において、公平性評価値算出部２２２は、他ＡＰ情報取得部２２１から出力されるデータＤ１５に基づいて、公平性評価値ξを取得する。具体的には、公平性評価値算出部２２２は、下記数式に相当する処理を実行することで、公平性評価値ξを取得する。
ζｃｉ：チャネルｃｉのシェア率
なお、上記数式による公平性評価値ξ（０≦ξ≦１）は、通信システム１０００に含まれるアクセスポイントにおいて、全てのチャネルが公平に使用されている場合、「１」に近づく。
ステップＳ９２において、公平性評価値算出部２２２は、他ＡＰ情報取得部２２１から出力されるデータＤ１５に基づいて、公平性評価値ξを取得する。具体的には、公平性評価値算出部２２２は、下記数式に相当する処理を実行することで、公平性評価値ξを取得する。
ζｃｉ：チャネルｃｉのシェア率
なお、上記数式による公平性評価値ξ（０≦ξ≦１）は、通信システム１０００に含まれるアクセスポイントにおいて、全てのチャネルが公平に使用されている場合、「１」に近づく。
（ステップＳ９３～Ｓ９５）：
ステップＳ９３において、検出期間調整部２２３は、公平性評価値算出部２２２により取得された公平性評価値ξと閾値ＴＨ１とを比較し、公平性評価値ξが閾値ＴＨ１以上である場合、処理をステップＳ９４に進め、アクセスポイントＡＰ１を、例えば、Ｎｎタイムスロット分の期間待機させ、暫くの間、公平性評価処理を実行させない。そして、Ｎｎタイムスロット分の期間が経過したら、処理をステップＳ９１に戻す。
ステップＳ９３において、検出期間調整部２２３は、公平性評価値算出部２２２により取得された公平性評価値ξと閾値ＴＨ１とを比較し、公平性評価値ξが閾値ＴＨ１以上である場合、処理をステップＳ９４に進め、アクセスポイントＡＰ１を、例えば、Ｎｎタイムスロット分の期間待機させ、暫くの間、公平性評価処理を実行させない。そして、Ｎｎタイムスロット分の期間が経過したら、処理をステップＳ９１に戻す。
一方、公平性評価値ξが閾値ＴＨ１よりも小さい場合、処理をステップＳ９５に進める。
ステップＳ９５において、検出期間調整部２２３は、検出期間を決定する処理を行う。具体的には、検出期間調整部２２３は、（１）ＣＵＲ値を取得するための期間に相当するタイムスロット数Ｎ（Ｎ：自然数）と、（２）チャネル切り替え処理を実行してから、次にチャネル切り替え処理を実行するまでの期間に相当するタイムスロット数Ｎｃとを決定する。
この検出期間の決定処理は、例えば、入力を公平性評価値ξとし、出力を上記タイムスロット数Ｎ、Ｎｃとするファジー推論システム、ＰＮＮ（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いたシステム、他のニューラルネットワークを用いたシステム等により実行すればよい。
例えば、公平性評価値ξが低い場合、通信システム１０００において、利用可能チャネルの使用状況に偏りが生じていることが分かるので、この場合、検出期間調整部２２３は、値Ｎｃを小さい値になるように、値Ｎｃを調整する。そして、チャネル選択処理部２３は、検出期間調整部２２３により調整された値Ｎｃに相当する期間ごとに、チャネル切り替え処理を実行する。これにより、アクセスポイントＡＰ１において、一定期間にチャネル選択処理が実行される数が多くなる。その結果、通信システム１０００のシステム全体において、利用可能チャネルの使用状況の偏りが解消される可能性が高くなる。
公平性評価処理部２２は、以上の公平性評価処理を実行した後、処理をステップＳ１０に進める。
（ステップＳ１０、Ｓ１１）：
ステップＳ１０において、アクセスポイントＡＰ１は、時刻（時間ステップ）を１つ進める（離散時刻のタイムステップを１つインクリメントする）。
ステップＳ１０において、アクセスポイントＡＰ１は、時刻（時間ステップ）を１つ進める（離散時刻のタイムステップを１つインクリメントする）。
ステップＳ１１において、アクセスポイントＡＰ１は、チャネル確率更新処理、公平性評価処理、チャネル選択処理等（ステップＳ２～Ｓ１０の処理）を終了させるか否か判断し、終了させる場合、一連の処理を終了させ、終了させない場合、処理をステップＳ２に戻す。
なお、通信システム１０００に含まれる他のアクセスポイントについても、上記のアクセスポイントＡＰ１が実行する処理と同様の処理を実行する。
以上のように、通信システム１０００では、各アクセスポイントのチャネル利用の公平性の概念を導入し、当該チャネル利用の公平性を損なわれないようにしつつ、各アクセスポイントのスループットの総和に基づいて算出される通信システム１０００の全体のスループットが大きくなるように、通信リソースの配分を決定する。つまり、通信システム１０００では、（数式７）に示す評価関数を最大にするチャネル・アロケーション・ベクトルを取得することで、通信リソースの配分の最適化を実現する。（数式７）の第１項は、各アクセスポイントのスループットの総和に基づいて算出される通信システム１０００の全体のスループットであり、（数式７）の第２項は、各アクセスポイントでのチャネル利用の公平性が損なわれたときのペナルティ値である。したがって、（数式７）に示す評価関数を最大にするチャネル・アロケーション・ベクトルに基づいて、通信システム１０００の通信リソースを配分することで、通信システム１０００の全体のスループットが高く、かつ、各アクセスポイントのチャネル利用の公平性が担保されている状態を実現することができる。
そして、通信システム１０００では、チャネル・アロケーション・ベクトルを状態とし、状態遷移確率が（数式４）で規定される、マルコフ連鎖を用いたモデルを設定し、各アクセスポイントのチャネルの利用率の確率Ｐｃを更新するため、上記の最適化された状態（通信システム１０００の全体のスループットが高く、かつ、各アクセスポイントのチャネル利用の公平性が担保されている状態）に収束することが保証される。
通信システム１０００では、各アクセスポイントが、他のアクセスポイントから（１）ＣＵＲ値と、（２）使用チャネルの情報とを収集し、収集した当該データを用いて、上記モデルにより規定されるチャネルの利用率の確率Ｐｃを更新する処理を実行することで、上記の最適化された状態（通信システム１０００の全体のスループットが高く、かつ、各アクセスポイントのチャネル利用の公平性が担保されている状態）に従う、自装置（自アクセスポイント）の状態（チャネル利用の状態）に、収束させることができる。
すなわち、通信システム１０００では、上記のように処理することで、各アクセスポイントでの分散処理により、局所最適化（各アクセスポイントにおいて、スループットとチャネル利用の公平性が担保された状態）を実現しつつ、システム全体の最適化（システム全体のスループットと各アクセスポイントのチャネル利用の公平性が担保された状態）を実現することができる。
したがって、通信システム１０００では、通信システム１０００のパフォーマンスを分散的に最適化することができる。
なお、通信システム１０００における処理結果について、図６を用いて、説明する。説明便宜のため、通信システム１０００の各装置の状態が以下の状態であるものとする。通信システム１０００において、各アクセスポイント（アクセスポイントＡＰ１～ＡＰ４）の通信性能が同じであり、各アクセスポイントの所定の時間あたりのデータ処理量が同じであり、各無線端末（無線端末ＳＴ１１～ＳＴ４４）の通信性能が同じであり、各無線端末の所定の時間あたりのデータ処理量が同じであり、各無線端末から担当のアクセスポイントまでの距離が同一である状態に配置されているものとする。通信システム１０００での利用可能チャネルは、チャネルＣｈ＿１、Ｃｈ＿２であり、それぞれ、同一帯域幅を有するものとする。
また、時刻ｔ＝ｔ０の各アクセスポイント（アクセスポイントＡＰ１～ＡＰ４）のチャネル使用状況（チャネル占有率）は、図６の左図に示す状態（非平衡状態）であるものとする。図６の左図において、通信システム１０００の全体の各チャネル利用率を示す。図６の左図から分かるように、各アクセスポイントのチャネル利用率にはばらつきがある。
このとき、通信システム１０００のアクセスポイントＡＰ１～ＡＰ４において、上記処理を実行することで、各アクセスポイントでの各チャネルの利用率が均等になるように、チャネル確率Ｐｃが更新され、十分時間が経過すると、図６の右図に示す状態（平衡状態）に収束する。図６の右図において、通信システム１０００の全体の各チャネル利用率（平衡状態）を示す。図６の右図から分かるように、各アクセスポイントのチャネル利用率は、均等になっている。
このように、通信システム１０００では、システム全体のスループットを大きくするとともに、チャネル利用率が公平である状態に収束することが保証されるので、各アクセスポイントでの分散処理により、局所最適化（各アクセスポイントにおいて、スループットとチャネル利用の公平性が担保された状態）を実現しつつ、システム全体の最適化（システム全体のスループットと各アクセスポイントのチャネル利用の公平性が担保された状態）を実現することができる。
したがって、通信システム１０００では、通信システム１０００のパフォーマンスを分散的に最適化することができる。
［他の実施形態］
上記実施形態では、通信システム１０００のネットワーク構成が図２に示されるものについて説明したが、通信システム１０００のネットワーク構成は、図２に示されるものに限定されない。また、アクセスポイントの数や配置、無線端末の数や配置も、上記で示したものに限定されることはなく、通信システム１０００に、他の数のアクセスポイント、無線端末が含まれるものであってもよい。また、アクセスポイントの配置、無線端末の配置も任意であってよい。
上記実施形態では、通信システム１０００のネットワーク構成が図２に示されるものについて説明したが、通信システム１０００のネットワーク構成は、図２に示されるものに限定されない。また、アクセスポイントの数や配置、無線端末の数や配置も、上記で示したものに限定されることはなく、通信システム１０００に、他の数のアクセスポイント、無線端末が含まれるものであってもよい。また、アクセスポイントの配置、無線端末の配置も任意であってよい。
また、通信システム１０００のネットワークトポロジーも、上記実施形態で示したものに限定されることはなく、他のトポロジーであってもよい。
上記実施形態では、チャネルの利用率に基づいて、通信システム１０００のパフォーマンスを最適化する場合について、説明したが、これに限定されることはなく、通信性能を評価することができる他の物理量（例えば、電波強度等）に基づいて、上記手法を適用し、通信システム１０００のパフォーマンスを最適化するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、１つの周波数バンドについて、通信システム１０００のパフォーマンスを最適化する場合について、説明したが、これに限定されることはなく、通信システム１０００において、複数の周波数バンドを用い、各周波数バンドに複数のチャネルが設定されるものであってもよい。
また、上記実施形態で説明した通信システム、アクセスポイントにおいて、各ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されても良い。
なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
また、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置（ＣＰＵ）により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶装置に格納されており、ＲＯＭにおいて、あるいはＲＡＭに読み出されて実行される。
また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。
例えば、上記実施形態の各機能部を、ソフトウェアにより実現する場合、図７に示したハードウェア構成（例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力部、出力部等をバスＢｕｓにより接続したハードウェア構成）を用いて、各機能部をソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。
また、上記実施形態の各機能部をソフトウェアにより実現する場合、当該ソフトウェアは、図７に示したハードウェア構成を有する単独のコンピュータを用いて実現されるものであってもよいし、複数のコンピュータを用いて分散処理により実現されるものであってもよい。
また、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。
前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、大容量ＤＶＤ、次世代ＤＶＤ、半導体メモリを挙げることができる。
上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。
なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。
１０００ 通信システム
ＡＰ１～ＡＰ４ アクセスポイント
ＳＴ１１～ＳＴ４４ 無線端末
１ 通信処理部
２ 通信リソース調整部
２１ チャネル確率処理部
２２ 公平性評価処理部
２３ チャネル選択処理部
ＡＰ１～ＡＰ４ アクセスポイント
ＳＴ１１～ＳＴ４４ 無線端末
１ 通信処理部
２ 通信リソース調整部
２１ チャネル確率処理部
２２ 公平性評価処理部
２３ チャネル選択処理部
Claims (8)
- 複数の端末と、それぞれ、前記複数の端末の一部または全部と通信することが可能な複数のアクセスポイントと、を備え、複数の周波数バンドごとに複数のチャネルを利用してデータ通信を行う通信システムであって、
各アクセスポイントは、
自装置である自アクセスポイントにおいて、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するチャネル利用状況データ取得ステップと、
前記チャネル利用状況データに基づいて、チャネルの利用可能リソースが大きい程、当該チャネルが選択される確率であるチャネル確率が高くなるように、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの前記チャネル確率を更新する更新ステップと、
他のアクセスポイントから、各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータを受信する受信ステップと、
アクセスポイントごとの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示す値の公平性を示す公平性評価値を取得する公平性評価値取得ステップと、
前記公平性評価値に基づいて、チャネルを選択する処理であるチャネル選択処理の周期であるチャネル選択用周期、および、前記自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するための周期であるチャネル利用状況データ取得周期の少なくとも一方を調整するチャネル選択期間調整ステップと、
前記チャネル選択用周期により決定されるタイミングで、前記チャネル確率に基づいて、データ通信を行うチャネルを選択するチャネル選択処理を実行するチャネル選択ステップと、
を実行する、
通信システム。 - 前記チャネル確率は、ギブズサンプリングが適用可能なギブズ分布に従う確率分布により算出される、
請求項１に記載の通信システム。 - 前記チャネル利用状況データは、所定の期間におけるチャネルの占有率を示すＣＵＲ値により導出されるデータである、
請求項１または２に記載の通信システム。 - 前記アクセスポイントをＡＰｂとし、周波数バンドをｉとし、周波数バンドｉに含まれるチャネルをｃｉとし、チャネルｃｉのシェア率をζｃｉとし、アクセスポイントＡＰｂのチャネルｃｉのＣＵＲ値をρ（ＡＰｂ，ｃｉ）とすると、
前記公平性評価値は、
により算出される、
請求項３に記載の通信システム。 - 前記アクセスポイントは、
自アクセスポイントにおける各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータをブロードキャストにより外部に送信する、
請求項１から４のいずれかに記載の通信システム。 - 複数の端末と、それぞれ、前記複数の端末の一部または全部と通信することが可能な複数のアクセスポイントと、を備え、複数の周波数バンドごとに複数のチャネルを利用してデータ通信を行う通信システムに用いられるアクセスポイントであって、
制御部と、
所定の処理を実行するために、命令及びデータの少なくとも一方を保持するメモリと、
を備え、
自装置である自アクセスポイントにおいて、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するチャネル利用状況データ取得ステップと、
前記チャネル利用状況データに基づいて、チャネルの利用可能リソースが大きい程、当該チャネルが選択される確率であるチャネル確率が高くなるように、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの前記チャネル確率を更新する更新ステップと、
他のアクセスポイントから、各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータを受信する受信ステップと、
アクセスポイントごとの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示す値の公平性を示す公平性評価値を取得する公平性評価値取得ステップと、
前記公平性評価値に基づいて、チャネルを選択する処理であるチャネル選択処理の周期であるチャネル選択用周期、および、前記自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するための周期であるチャネル利用状況データ取得周期の少なくとも一方を調整するチャネル選択期間調整ステップと、
前記チャネル選択用周期により決定されるタイミングで、前記チャネル確率に基づいて、データ通信を行うチャネルを選択するチャネル選択処理を実行するチャネル選択ステップと、
を実行する、
アクセスポイント。 - 複数の端末と、それぞれ、前記複数の端末の一部または全部と通信することが可能な複数のアクセスポイントと、を備え、複数の周波数バンドごとに複数のチャネルを利用してデータ通信を行う通信システムに用いられる通信方法であって、
各アクセスポイントにより、自装置である自アクセスポイントにおいて、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するチャネル利用状況データ取得ステップと、
各アクセスポイントにより、前記チャネル利用状況データに基づいて、チャネルの利用可能リソースが大きい程、当該チャネルが選択される確率であるチャネル確率が高くなるように、自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの前記チャネル確率を更新する更新ステップと、
他のアクセスポイントから、各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータを受信する受信ステップと、
各アクセスポイントにより、アクセスポイントごとの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示す値の公平性を示す公平性評価値を取得する公平性評価値取得ステップと、
各アクセスポイントにより、前記公平性評価値に基づいて、チャネルを選択する処理であるチャネル選択処理の周期であるチャネル選択用周期、および、前記自アクセスポイントの各周波数バンドの各チャネルの利用状況を示すデータであるチャネル利用状況データを取得するための周期であるチャネル利用状況データ取得周期の少なくとも一方を調整するチャネル選択期間調整ステップと、
各アクセスポイントにより、前記チャネル選択用周期により決定されるタイミングで、前記チャネル確率に基づいて、データ通信を行うチャネルを選択するチャネル選択処理を実行するチャネル選択ステップと、
を備える通信方法。 - 請求項７に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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